JP2006514748A - Method for correcting Coriolis angular velocity meter zero point error (Nullpunkfehlers) - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コリオリの角速度計のゼロ点エラーの補正方法に関するものである。 The present invention relates to a method for correcting a zero point error of a Coriolis angular velocity meter.
コリオリの角速度計(振動ジャイロともいう)は、ナビゲーションを目的として(zu Navigationszwecken)ますます広範囲に使用されている。コリオリの角速度計は、振動する質点系(Massensystem)を有している。この振動(Schwingung)は、通常、複数の振動が重ね合わせられたものである。質点系のこれらの個別の振動は、最初は相互に独立しており、それぞれ抽象的な「共振器」とみなせる。振動ジャイロの操作には、少なくとも2つの共振器が必要である。これらの共振器の一方(第1共振器)を、人工的に励起して振動させる。この振動を、以下では、「励起振動」(Anregungsschwingung)と呼ぶ。他方の共振器(第2共振器)は、振動ジャイロが動き/回転する場合にだけ、励起されて振動する。これは、この場合に発生するコリオリの力による。これらのコリオリの力は、第1共振器を第2共振器と結合し、第1共振器の励起振動からエネルギーを取り出し、このエネルギーを、第2共振器の読み取り振動へ伝送する。第2共振器の振動を、以下の文章では「読み取り振動」(Ausleseschwingung)と呼ぶ。コリオリの角速度計の動き(特に、回転)を決定するために、読み取り振動をタップオフし(abgegriffen)、対応する読み取り振動(例えば、読み取り振動タップオフ信号)を調べて、コリオリの角速度計の回転の大きさを表す読み取り信号の振幅に変化が生じたかどうかを判定する。コリオリの角速度計は、開ループ系としても、閉ループ系としても実現できる。閉ループ系では、各制御回路を介して、読み取り振動の振幅を、継続的に固定値(好ましくは0)にリセットする。 Coriolis angular velocimeters (also called vibratory gyros) are increasingly used for navigation purposes (zu Navigationszwecken). Coriolis angular velocimeters have a vibrating mass system. This vibration (Schwingung) is usually a combination of multiple vibrations. These individual oscillations of the mass system are initially independent of each other and can be regarded as abstract “resonators”. The operation of the vibrating gyroscope requires at least two resonators. One of these resonators (the first resonator) is artificially excited and vibrated. This vibration is hereinafter referred to as “excitation vibration” (Anregungsschwingung). The other resonator (second resonator) is excited and vibrates only when the vibrating gyro moves / rotates. This is due to the Coriolis force generated in this case. These Coriolis forces couple the first resonator with the second resonator, extract energy from the excitation vibration of the first resonator, and transmit this energy to the reading vibration of the second resonator. The vibration of the second resonator is called “read vibration” (Ausleseschwingung) in the following text. To determine the movement (especially rotation) of the Coriolis angular velocity meter, tap off the reading vibration (abgegriffen) and examine the corresponding reading vibration (eg reading vibration tap-off signal) to determine the magnitude of the rotation of the Coriolis angular velocity meter. It is determined whether or not a change has occurred in the amplitude of the read signal representing the error. The Coriolis angular velocity meter can be realized as an open loop system or a closed loop system. In the closed loop system, the amplitude of the reading vibration is continuously reset to a fixed value (preferably 0) via each control circuit.
コリオリの角速度計の操作方法をさらに明確にするために、図2を参照しながら、閉ループ形態として実施したコリオリの角速度計の一例について以下で説明する。 In order to further clarify the operation method of the Coriolis angular velocity meter, an example of the Coriolis angular velocity meter implemented as a closed loop configuration will be described below with reference to FIG.
このようなコリオリの角速度計1は、振動可能な質点系2を有している。この質点系も、以下の文章では、「共振器」と呼ぶ。この呼び方は、「本当の」共振器の個々の振動を意味する上述の「抽象的な」共振器とは区別しなければならない。既述のとおり、共振器2は、2つの「共振器」(第1共振器3と第2共振器4と)を含むシステムとみなせる。第1共振器3および第2共振器4は、それぞれ、原動機(Kraftgeber)(図示せず)と、タップオフシステム(図示せず)とに連結されている。原動機とタップオフシステムとによって生成されるノイズを、ここでは、ノイズ1(参照番号5)とノイズ2(参照番号6)とによって概略的に示す。
Such a Coriolis
コリオリの角速度計1は、さらに、4つの制御回路を有している。
The Coriolis
第1制御回路は、励起振動(すなわち、第1共振器3の周波数)を、固定周波数(共振周波数)に制御する役割を果たす。第1制御回路は、第1復調器7、第1ローパスフィルター8、周波数制御器9、VCO(電圧制御発振器;Voltage Controlled Oscillator)10および第1変調器11を備えている。
The first control circuit serves to control the excitation vibration (that is, the frequency of the first resonator 3) to a fixed frequency (resonance frequency). The first control circuit includes a
第2制御回路は、励起振動を、一定振幅に制御する役割を果たし、第2復調器12、第2ローパスフィルター13および振幅制御器14を備えている。
The second control circuit plays a role of controlling the excitation vibration to a constant amplitude, and includes a
第3および第4制御回路は、読み取り振動を励起する動力(Kraefte)をリセットする役割を果たす。この場合、第3制御回路は、第3復調器15、第3ローパスフィルター16、直交制御器17および第3変調器22を備えている。第4制御回路は、第4復調器19、第4ローパスフィルター20、回転速度制御器21および第2変調器18を備えている。
The third and fourth control circuits serve to reset the power that excites the reading vibration (Kraefte). In this case, the third control circuit includes a
第1共振器3を、その共振周波数ω1で励起する。その結果として生じる励起振動をタップオフし、第1復調器7を用いて、位相を復調し、復調した信号成分を、第1ローパスフィルター8へ供給する。この第1ローパスフィルター8は、前記供給された信号成分から、合計周波数を除去する。前記タップオフ信号を、以下の文章では、励起振動タップオフ信号とも呼ぶ。第1ローパスフィルター8の出力信号は、周波数制御器9へ入力される。この周波数制御器9は、周波数制御器9に供給される信号に応じて、同位相成分(in-phase component)がほぼ0になるようにVCO10を制御する。この目的のため、VCO10は、第1変調器11へ信号を引き渡す。第1変調器11は、第1共振器3に励起動力(Anregungskraft)が作用するように、それ自身で原動機を制御する。同相成分が0であれば、第1共振器3は、その共振周波数ω1で振動する。すべての変調器および復調器は、この共振周波数ω1に基づいて動作する。
The
励起振動タップオフ信号は、さらに、第2制御回路へ供給され、第2復調器12により復調される。第2復調器12の出力は、第2ローパスフィルター13を通過して、振幅制御器14へ供給される。振幅制御器14は、この信号および基準振幅源23に応じて第1変調器11を制御し、第1共振器3を一定の振幅で振動させる(すなわち、励起振動を一定の振幅にする)。
The excitation vibration tap-off signal is further supplied to the second control circuit and demodulated by the
既述のように、コリオリの角速度計1が動く/回転する場合に、(図では項FC・cos(ω1・t)で示された)コリオリの力が生じる。これらのコリオリの力は、第1共振器3を、第2共振器4と結合し、これにより、第2共振器4を振動させる。結果として生じる周波数ω2の読み取り振動をタップオフする。その結果、対応する読み取り振動タップオフ信号(読み取り信号)が、第3制御回路および第4制御回路へ供給される。第3制御回路において、この信号は、第3復調器15により復調され、ローパスフィルター16により合計周波数を除去される。そして、ローパスフィルター16にかけられた信号が、直交制御器17へ供給される。直交制御器17の出力信号は、第3変調器22へ供給されて、読み取り振動の対応する直交成分がリセットされる。これと同様に、第4制御回路では、読み取り振動タップオフ信号を、第4復調器19によって復調し、第4ローパスフィルター20を通し、対応するローパスフィルターにかけられた信号を、一方では、回転速度制御器21へ入力する。回転速度制御器21の出力信号は、瞬間回転速度に比例しており、回転速度測定結果として回転速度出力部24へ引き渡される。また、対応するローパスフィルターにかけられた信号は、他方では、第2変調器18へ入力される。第2変調器18は、読み取り振動の対応する回転速度成分をリセットする。
As described above, when the Coriolis
前記のようなコリオリの角速度計1を、二重共振(doppelresonant)としても非二重共振(nichtdoppelresonant)としても操作できる。コリオリの角速度計1を二重共振として操作する場合、読み取り振動の周波数ω2は、励起振動の周波数ω1にほぼ等しい。これに対し、非二重共振では、読み取り振動の周波数ω2は、励起振動の周波数ω1とは異なっている。回転速度に関する対応する情報を含んでいるのは、二重共振では、第4ローパスフィルター20の出力信号であるが、これに対し、非二重共振では、第3ローパスフィルター16の出力信号である。異なる操作方法の間で二重共振/非二重共振を切り替えるために、二重切り替え器25が備えられている。この二重切り替え器25は、第3ローパスフィルター16および第4ローパスフィルター20の出力部を、回転速度制御器21および直交制御器17に選択的に接続する。
The Coriolis
回避できない製造上の許容誤差のために、励起動力、リセット動力、原動機、あるいは、タップオフと、共振器2自身の振動との間で僅かな誤調整が起きてしまう。その結果、読み取りタップオフ信号に、誤差が含まれてしまう。このような場合、読み取り振動タップオフ信号は、真の読み取り振動から生じた部分と、真の励起振動から生じた部分とを合わせ持っている。この不都合な部分に起因して、つまり、読み取り振動タップオフ信号をタップオフする際に前記2つの部分同士を区別できないために、コリオリの角速度計のゼロ点エラーが(その大きさは知られていないが)生じてしまう。 Due to manufacturing tolerances that cannot be avoided, a slight misadjustment occurs between the excitation power, reset power, prime mover, or tap-off and the vibration of the resonator 2 itself. As a result, an error is included in the reading tap-off signal. In such a case, the read vibration tap-off signal has both a portion resulting from true read vibration and a portion resulting from true excitation vibration. Due to this inconvenient part, i.e. when the reading vibration tap-off signal is tapped off, the two parts cannot be distinguished from each other, so that the Coriolis angular velocity meter zero point error (although its magnitude is unknown) ) Will occur.
本発明の目的は、前記ゼロ点エラーの決定方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for determining the zero point error.
この目的は、特許請求項1の特徴に基づく方法によって達成される。さらに、本発明は、特許請求項6に基づくコリオリの角速度計を提供する。本発明の着想の好ましい実施形態および発展形態を、それぞれ、従属請求項に記載する。
This object is achieved by a method based on the features of
本発明の、コリオリの角速度計におけるゼロ点エラーの決定方法においては、読み取り振動の周波数(好ましくは共振周波数)を変調し、前記ゼロ点エラーの尺度となる補助信号を得るために、コリオリ角速度計(1´)の回転速度制御回路または直交制御回路の出力信号を、読み取り振動の周波数(共振周波数)の変調と同期して復調する。その後、補正信号を生成し、前記補正信号を前記回転速度制御回路または前記直交制御回路の入力に受け渡す。この際、前記補助信号の大きさができるだけ小さくなるように、前記補正信号を制御する。 In the method for determining a zero point error in a Coriolis angular velocity meter according to the present invention, a Coriolis angular velocity meter is used to modulate a reading vibration frequency (preferably a resonance frequency) and obtain an auxiliary signal as a measure of the zero point error. The output signal of the rotational speed control circuit or orthogonal control circuit of (1 ′) is demodulated in synchronization with the modulation of the frequency (resonance frequency) of the reading vibration. Thereafter, a correction signal is generated, and the correction signal is transferred to the input of the rotational speed control circuit or the orthogonal control circuit. At this time, the correction signal is controlled so that the auxiliary signal is as small as possible.
ここで、「共振器」という用語は、コリオリの角速度計において振動できる質点系の全体、つまり、図2の、参照番号2で示したコリオリの角速度計の部分を意味する。 Here, the term “resonator” means the entire mass system that can vibrate in the Coriolis angular velocity meter, that is, the portion of the Coriolis angular velocity meter indicated by reference numeral 2 in FIG.
本発明の基礎となる発見は、読み取り振動の周波数の変化に基づいて、回転速度制御回路あるいは直交制御回路の出力信号が変化するのは、対応するゼロ点エラーがある場合、すなわち、共振器の励起動力、リセット動力、原動力、あるいは、タップオフと、共振器自身の振動との間に、誤調整が存在する場合のみであるという点である。読み取り振動タップオフ信号において誤調整により生じたゼロ点エラーを補正する補正信号を、回転速度制御回路/直交制御回路の入力に、または、直接読み取り振動タップオフ信号に受け渡すと、読み取り振動の周波数が変わった場合にも(特に、共振周波数が変わった場合にも)、回転速度制御回路/直交制御回路の出力信号は変わらない。回転速度制御回路/直交制御回路の出力信号の変化は、補助信号により検出されるので、ゼロ点エラーは以下のように決定され、かつ補正される。すなわち、補正信号は、補助信号(および、これにより上記制御回路の出力信号における変化)が、可能な限り小さくなるように、制御される。 The discovery underlying the present invention is that the output signal of the rotational speed control circuit or quadrature control circuit changes based on the change in frequency of the reading vibration when there is a corresponding zero error, i.e. The only difference is that there is a misadjustment between excitation power, reset power, motive power, or tap-off and vibration of the resonator itself. When the correction signal for correcting the zero point error caused by misadjustment in the reading vibration tap-off signal is passed to the input of the rotation speed control circuit / orthogonal control circuit or directly to the reading vibration tap-off signal, the frequency of the reading vibration changes. In this case (particularly when the resonance frequency is changed), the output signal of the rotational speed control circuit / orthogonal control circuit does not change. Since the change in the output signal of the rotational speed control circuit / orthogonal control circuit is detected by the auxiliary signal, the zero point error is determined and corrected as follows. That is, the correction signal is controlled so that the auxiliary signal (and thereby the change in the output signal of the control circuit) is as small as possible.
好ましくは、読み取り振動の周波数(共振周波数)の変調は、中間値がゼロとなる変調であり、例えば、55Hzで行なわれる。 Preferably, the frequency of the reading vibration (resonance frequency) is modulated such that the intermediate value becomes zero, for example, 55 Hz.
好ましくは、前記補助信号は、ローパスフィルターにかけられ、前記補正信号はローパスフィルターにかけられた補助信号に基づいて生成される。前記補正信号の生成は、例えば、前記補助信号に基づいて生成され制御された信号に、励起振動の振幅を制御するための振幅制御器より生じた信号を、乗算することにより、行なうことができる。好ましくは、前記補助信号は直交制御回路の出力信号により決定され、前記補正信号は回転速度制御回路の入力に受け渡される。 Preferably, the auxiliary signal is applied to a low pass filter, and the correction signal is generated based on the auxiliary signal applied to the low pass filter. The correction signal can be generated, for example, by multiplying a signal generated and controlled based on the auxiliary signal by a signal generated from an amplitude controller for controlling the amplitude of excitation vibration. . Preferably, the auxiliary signal is determined by the output signal of the orthogonal control circuit, and the correction signal is passed to the input of the rotation speed control circuit.
さらに、本発明は、コリオリの角速度計におけるゼロ点エラーの決定装置を特徴とするコリオリの角速度計を提供する。この装置は、コリオリの角速度計の読み取り振動の周波数を変調する変調ユニットと、前記ゼロ点エラーの尺度となる補助信号を得るために、コリオリ角速度計の回転速度制御回路または直交制御回路の出力信号を、読み取り振動の周波数の変調と同期して復調する復調ユニットと、補正信号を生成し、前記補正信号を前記回転速度制御回路または前記直交制御回路の入力に受け渡す制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前記補助信号の大きさができるだけ小さくなるように、前記補正信号を制御する。 Furthermore, the present invention provides a Coriolis angular velocity meter characterized by a zero point error determination device in the Coriolis angular velocity meter. This device includes a modulation unit that modulates the frequency of the reading vibration of the Coriolis angular velocity meter, and an output signal of the rotational speed control circuit or orthogonal control circuit of the Coriolis angular velocity meter to obtain an auxiliary signal that is a measure of the zero point error. A demodulation unit for demodulating in synchronization with the modulation of the frequency of the reading vibration, and a control unit for generating a correction signal and passing the correction signal to the input of the rotational speed control circuit or the orthogonal control circuit, The control unit controls the correction signal so that the magnitude of the auxiliary signal is as small as possible.
添付の図を参照しながら、本発明の実施例について以下に詳しく説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の方法に基づくコリオリの角速度計の概略的な構造を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of a Coriolis angular velocity meter based on the method of the present invention.
図2は、従来のコリオリの角速度計の概略的な構造を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a conventional Coriolis angular velocity meter.
図3は、コリオリの角速度計の、共振器と、原動機システムと、タップオフシステムとの相互作用を説明するための略図である。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the interaction of the resonator, the prime mover system, and the tap-off system of the Coriolis angular velocity meter.
図4aから図4dまでは、二重共振の状態での、コリオリの角速度計の、力と振動振幅(Schwingungsamplituden)とを説明するための略図である。 4a to 4d are schematic diagrams for explaining the force and the vibration amplitude (Schwingungsamplituden) of a Coriolis angular velocity meter in a double resonance state.
図5aから図5dまでは、二重共振に近い状態での、コリオリの角速度計の、力と振動振幅とを説明するための略図である。 FIGS. 5a to 5d are schematic diagrams for explaining the force and vibration amplitude of a Coriolis angular velocity meter in a state close to double resonance.
図6aから図6dまでは、二重共振の状態での本発明の方法を説明するための略図である。 6a to 6d are schematic diagrams for explaining the method of the present invention in a double resonance state.
図7aから図7dまでは、二重共振に近い状態での本発明の方法を説明するための略図である。 7a to 7d are schematic diagrams for explaining the method of the present invention in a state close to double resonance.
図面における部分または装置のうち、図2に示した部分または装置については、同じ参照番号で示し、繰り返し説明することはしない。 Of the parts or devices in the drawings, the parts or devices shown in FIG. 2 are indicated by the same reference numerals and will not be described repeatedly.
初めに、図3から図5までに基づいて、ベクトル図(ガウス平面)を用いて、コリオリの角速度計の一般的な機能について改めて説明する。 First, a general function of the Coriolis angular velocity meter will be described again with reference to FIGS. 3 to 5 using a vector diagram (Gaussian plane).
本発明の方法は、平均して、本質的に二重共振が実現する場合にのみ機能する。「二重共振に近い」と記載した図面は、読み取り振動の共振周波数の変調により生じる、「二重共振に近い」場合の、変化させられた条件を示す。 The method of the invention, on average, only works if essentially double resonance is achieved. The drawing described as “close to double resonance” shows the changed condition in the case of “close to double resonance” caused by modulation of the resonant frequency of the reading vibration.
図3は、コリオリの角速度計を概略的に示す図である。正確には、コリオリの角速度計における、共振器(図示せず)を含んだシステム40と、原動機システム41と、タップオフシステム42とを示す図である。コリオリの力によって互いに結合された、起こり得るx方向の振動(励起振動)とy方向の振動(読み取り振動)とが図示されており、これらは図示した平面に垂直な軸に対する回転により結ばれている。x方向の振動(複素,共振の虚数部分)は、複素振幅Fx(ここでは実数部分Fxrのみ)を有する交互に作用する力(Wechselkraft)によって励起される。また、y方向の振動(複素)は、実数部分Fyrと虚数部分Fyiとを有する複素振幅Fyの交互に作用する力によってリセットされる。回転ベクトルexp(i・ω・t)は、その都度削除される。
FIG. 3 schematically shows a Coriolis angular velocity meter. More precisely, it shows a
図4aから図4dまでは、x方向の振動とy方向の振動との共振周波数が同じである(二重共振)、理想的なコリオリの角速度計の複素の力(komplexen Kraefte)と複素の振動振幅(komplexen Schwingungsamplituden)とを示している。力Fxrは、純虚数の(rein imaginaere)、一定のx方向の振動が生じるように、制御される。これは、x方向の振動の大きさを制御する振幅制御器14と、x方向の振動の位相を制御する位相制御器10/周波数制御器9とによって行われる。駆動周波数(Betriebsfrequenz)ω1は、x方向の振動が純虚数になるように(つまり、x方向の振動の実数部分がゼロになるように)、制御される。
4a to 4d, the resonance frequency of the vibration in the x direction and the vibration in the y direction is the same (double resonance), the complex force (komplexen Kraefte) of the ideal Coriolis angular velocity meter and the complex vibration. The amplitude (komplexen Schwingungsamplituden) is shown. The force Fxr is controlled such that a constant x-direction vibration occurs in a rein imaginaere. This is performed by an
コリオリの力はx方向の振動の速度に比例しているので、回転している間のコリオリの力FCは純実数(rein reall)である。2つの振動が同じ共振周波数を有している場合、力FCによって生じるy方向の振動は、図4dに示したような状態になる。x方向の振動とy方向の振動との共振周波数が少し異なっている場合、図5aから図5dまでに示した状態の複素の力および複素の振動振幅が生じる。特に、図5dに示したように、FCによってy方向の振動が励起される。 Since the Coriolis force is proportional to the velocity of vibration in the x direction, the Coriolis force FC during rotation is a rein reall. When the two vibrations have the same resonance frequency, the vibration in the y direction caused by the force FC is as shown in FIG. 4d. When the resonance frequencies of the vibration in the x direction and the vibration in the y direction are slightly different, the complex force and the complex vibration amplitude in the states shown in FIGS. 5a to 5d are generated. In particular, as shown in FIG. 5d, vibration in the y direction is excited by FC.
二重共振が実現している場合、yタップオフ信号の実数部分はゼロであり、それに対して、二重共振が実現していない場合はゼロではない。どちらの場合も、角速度計がリセットされると、コリオリの力FCは、FCを補正するFyrの制御器によってゼロになる。二重共振して駆動するコリオリの角速度計では、yの虚数部分は、Fyrによってゼロとなり、yの実数部分はFyiによってゼロとなる。これら2つの制御(Regelungen)過程の帯域幅は、約100Hzである。 When double resonance is realized, the real part of the y tap-off signal is zero, whereas it is not zero when double resonance is not realized. In either case, when the angular velocity meter is reset, the Coriolis force FC is zeroed by the Fyr controller that corrects the FC. In the Coriolis angular velocity meter driven by double resonance, the imaginary part of y is zero by Fyr, and the real part of y is zero by Fyi. The bandwidth of these two control processes is approximately 100 Hz.
ここで、図1を参照しながら、例示的な実施形態における本発明の方法について詳述する。 The method of the present invention in an exemplary embodiment will now be described in detail with reference to FIG.
リセットしているコリオリの角速度計1´は、さらに、復調ユニット26と、第5ローパスフィルター27と、制御ユニット28と、変調ユニット29と、第1乗算器30、あるいは、これに代わる第2乗算器31とを備えている。
The reset Coriolis
変調ユニット29は、共振器2の読み取り振動の周波数を、周波数ωmodで変調する。直交制御回路(Quadraturregelkreise)の出力信号は、復調ユニット26に供給される。当該復調ユニットは、この信号を、周波数ωmodに同期して復調し、補助信号を得る。ゼロ点エラーが存在する場合(すなわち、共振器2の励起動力、リセット動力、原動機、あるいは、タップオフと、共振器2自身の振動との間に、誤調整が存在する場合)、この補助信号の強さは、読み取り振動の周波数により変わる。この補助信号は、第5ローパスフィルター27に送られる。第5ローパスフィルター27は、ローパスフィルターにかけられた信号を生成し、この信号を制御ユニット28に送る。制御ユニット28は、ローパスフィルターにかけられた補助信号を基に、第1乗算器30に出力する信号を生成する。第1乗算器30は、制御ユニット28から出力された信号に、励起振動の振幅を制御するための振幅制御器14から出力された信号を乗算する。前記乗算過程により得られた補正信号は、回転速度制御器の入力に加算される。制御ユニット28は、第1乗算器30に供給される信号を制御して、補助信号の大きさをできるだけ小さくする。これにより、ゼロ点エラーは補正される。さらに、ゼロ点エラーの大きさは、ゼロ点エラーの大きさを示す補正信号により決定される。これに代えて、制御ユニット28の出力信号は、第2乗算器31に供給され、この第2乗算器31がこの出力信号に励起振動タップオフ信号を乗算し、これにより生成された補正信号を、読み取り振動タップオフ信号に加えても良い。なお、「制御ユニット」という用語は、制御ユニット28のみに限定されるものではなく、制御ユニット28と、第1乗算器30または第2乗算器31との組み合わせをも意味する。
The
復調ユニット26に供給された信号を、制御回路内の別の部分でタップオフしても良い。
The signal supplied to the
本発明の前記方法について、図6aから図6dおよび図7aから図7dまでを参照しながら以下に説明する。 The method of the present invention will be described below with reference to FIGS. 6a to 6d and FIGS. 7a to 7d.
y方向の振動のタップオフ(第2共振器x2、4)は、一般に、x方向の振動(第1共振器x1、3)(a21・x)の一部も「見ている」。これは、決定されるべき、コリオリの角速度計のゼロ点エラーの結果として生じる。図6a〜図6dは、二重共振の状態を示し、図7a〜図7dは、二重共振に近い状態を示す。いずれの場合でも、実際のy方向の移動とa21・xとの和信号は、FyiとFyrとにより、「ゼロになる」。a21が0でない場合、回転速度が0の際、Fxrが0にならない(ゼロ点エラー)。Fyiは、二重共振が実現される場合のみに、0になる。共振周波数がずれている場合、直交バイアス(Quadraturbias)が生じる。 The t-off of the vibration in the y direction (second resonators x2, 4) generally “sees” part of the vibration in the x direction (first resonators x1, 3) (a21 · x). This occurs as a result of the zero point error of the Coriolis angular velocity meter to be determined. 6a to 6d show a state of double resonance, and FIGS. 7a to 7d show a state close to double resonance. In any case, the sum signal of the actual movement in the y direction and a21 · x is “zero” by Fyi and Fyr. When a21 is not 0, Fxr does not become 0 when the rotation speed is 0 (zero point error). Fyi becomes 0 only when double resonance is realized. When the resonance frequency is shifted, quadrature bias is generated.
a21の補正は、本発明によれば以下のように行われる。当該角速度計は、二重共振であるとする。読み取り振動の共振周波数は、電子的に離調可能であって、変調ユニット29により、中間値ゼロ(mittelwertfrei)(例えば、55Hz)で変調される。また、信号Fyiは、復調ユニット26により、リセットする制御回路が閉じるとき同期して復調される。もし、a21が0であれば、Fyiは周波数とともに変わることはない。すなわち、Fyiは、a21が0でない場合のみ変化する。後者の場合、ローパスフィルターにかけられ、同期して復調されたFyi信号は、0ではない。復調された信号は、(好ましくはソフトウェアの形態で実現された)制御ユニット28に供給され、この制御ユニット28が、係数a21comp(補助変数)を制御する。(好ましくはソフトウェアで)y方向のタップオフの信号から、x方向の移動の制御された成分a21comp・xが差し引かれる。この成分の大きさa21compは、復調されるFyi信号が0になるように、制御される。このように調整されたy方向のタップオフ信号には、x方向の信号成分はもはや存在せず、読み取り交差結合(Kreuzkoppulung)により生じたバイアスは、消滅する。二重共振点であり、かつ、同じQ値である場合、交差結合調整器のみが、読み取り交差結合により生じたバイアスを0にする。これは、Fxrの変調が、x方向の振幅も少し変調するからである。これにより、交差結合調整器を介して、Fyrの力のx成分と、yタップオフ中の読み取られたx成分との合計が0にされる。したがって、Q値が同じ場合、バイアスも消滅する。
According to the present invention, the correction of a21 is performed as follows. The angular velocity meter is assumed to have double resonance. The resonant frequency of the reading vibration can be electronically detuned and is modulated by the
これに代えて、読み取り振動の変調のために、ノイズを使用しても良い。このような場合、読み取り信号における、ノイズの同期復調が用いられる。 Alternatively, noise may be used to modulate the reading vibration. In such a case, synchronous demodulation of noise in the read signal is used.
Claims (6)
読み取り振動の周波数を変調し、
前記ゼロ点エラーの尺度となる補助信号を得るために、コリオリ角速度計(1´)の回転速度制御回路または直交制御回路の出力信号を前記読み取り振動の周波数の変調と同期して復調し、
補正信号を生成し、前記補正信号を前記回転速度制御回路または前記直交制御回路の入力に受け渡し、
前記補正信号を、前記補助信号の大きさができるだけ小さくなるように制御する、補正方法。 A method for correcting a zero point error of a Coriolis angular velocity meter (1 ′)
Modulate the frequency of the reading vibration,
In order to obtain an auxiliary signal that is a measure of the zero point error, the output signal of the rotational speed control circuit or the orthogonal control circuit of the Coriolis angular velocity meter (1 ′) is demodulated in synchronization with the modulation of the frequency of the reading vibration,
Generating a correction signal, passing the correction signal to the input of the rotational speed control circuit or the orthogonal control circuit,
A correction method for controlling the correction signal so that the magnitude of the auxiliary signal is as small as possible.
ゼロ点エラーの尺度となる補助信号を得るために、コリオリ角速度計(1´)の回転速度制御回路または直交制御回路の出力信号を、読み取り振動の周波数の変調と同期して復調する復調ユニット(26)と、
補正信号を生成し、前記補正信号を前記回転速度制御回路または前記直交制御回路の入力に受け渡し、前記補正信号を前記補助信号の大きさができるだけ小さくなるように制御する制御ユニット(28)と、を備えたコリオリの角速度計(1´)におけるゼロ点エラーを決定するための装置により特徴付けられるコリオリの角速度計(1´)。 A modulation unit (29) for modulating the frequency of the reading vibration;
A demodulating unit that demodulates the output signal of the rotational speed control circuit or quadrature control circuit of the Coriolis angular velocity meter (1 ') in synchronism with the modulation of the frequency of the reading vibration in order to obtain an auxiliary signal that is a measure of the zero point error 26)
A control unit (28) for generating a correction signal, passing the correction signal to an input of the rotational speed control circuit or the orthogonal control circuit, and controlling the correction signal so that the magnitude of the auxiliary signal is as small as possible; Coriolis angular velocity meter (1 ') characterized by a device for determining a zero point error in the Coriolis angular velocity meter (1') comprising:
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